《排列三字谜》

浅析蓝牙技术 (上)

2011/2/2 0:00:00

本文地址:http://www.tjsni.com.cn/article/52697
文章摘要:浅析蓝牙技术 (上),统计员遗文逸句雨景,电力工程七开八得面北眉南。

摘 要 本文概要介绍了蓝牙" title="蓝牙">蓝牙的由来及蓝牙技术的发展。文中详细讨论了蓝牙技术的特点、协议标准、应用规范及安全问题。

1 概述

        “蓝牙”是一种开放的技术规范,它可在世界上的任何地方实现短距离的无线语音和数据通信。蓝牙技术的发展:1994年,爱立信移动通信公司开始研究在移动电话及其附件之间实现低功耗、低成本无线接口的可行性。随着项目的进展,爱立信公司意识到短距无线通信(Short Distance Wireless Communication)的应用前景无限广阔。爱立信将这项新的无线通信技术命名为蓝牙(Bluetooth)。Bluetooth 取自10世纪丹麦国王 Harald Bluetooth 的名字。爱立信意识到要使这项技术最终获得成功,必须得到业界其他公司的支持与应用。1998年5月,爱立信联合诺基亚(Nokia)、英特尔(Intel)、IBM 、东芝(Toshiba)这4家公司一起成立了蓝牙特殊利益集团(Special Interest Group,SIG),负责蓝牙技术标准的制定、产品测试,并协调各国蓝牙的具体使用。3Com、朗讯(Lucent)、微软(Microsoft)和摩托罗拉(Motorola)很快加盟SIG,与SIG的5个创始公司一同成为SIG的9个倡导发起者。自蓝牙规范1.0版推出后,蓝牙技术的推广与应用得到了迅猛发展。截至目前,SIG的成员已经超过了2 500家,几乎覆盖了全球各行各业,包括通信厂商、网络厂商、外设厂商、芯片厂商、软件厂商等,甚至消费类电器厂商和汽车制造商加入了SIG。

2 蓝牙技术的特点

        蓝牙是一种短距无线通信的技术规范,它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接。在制定蓝牙规范之初,就建立了统一全球的目标,向全球公开发布,工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学(Industrial, Scientific and Medical, ISM)频段。从目前的应用来看,由于蓝牙体积小、功率低,其应用已不局限于计算机外设,几乎可以被集成到任何数字设备之中,特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。蓝牙技术的特点可归纳为如下几点:

        (1)全球范围适用:蓝牙工作在2.4GHz的 ISM频段,全球大多数国家ISM频段的范围是2.4~2.4835GHz,使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证。

        (2)同时可传输语音和数据:蓝牙采用电路交换和分组交换技术,支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。每个语音信道数据速率为64kbit/s,语音信号编码采用脉冲编码调制(PCM)或连续可变斜率增量调制(CVSD)方法。当采用非对称信道传输数据时,速率最高为721kbit/s,反向为57.6kbit/s;当采用对称信道传输数据时,速率最高为342.6kbit/s。蓝牙有两种链路类型:异步无连接(Asynchronous Connection-Less,ACL)链路和同步面向连接(Synchronous Connection-Oriented,SCO)链路。

        (3)可以建立临时性的对等连接(Ad-hoc Connection):根据蓝牙设备在网络中的角色,可分为主设备(Master)与从设备(Slave)。主设备是组网连接主动发起连接请求的蓝牙设备,几个蓝牙设备连接成一个皮网(Piconet)时,其中只有一个主设备,其余的均为从设备。皮网是蓝牙最基本的一种网络形式,最简单的皮网是一个主设备和一个从设备组成的点对点的通信连接。

        通过时分复用技术,一个蓝牙设备便可以同时与几个不同的皮网保持同步,具体来说,就是该设备按照一定的时间顺序参与不同的皮网,即某一时刻参与某一皮网,而下一时刻参与另一个皮网。

        (4)具有很好的抗干扰能力:工作在ISM频段的无线电设备有很多种,如家用微波炉、无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)和HomeRF等产品,为了很好地抵抗来自这些设备的干扰,蓝牙采用了跳频(Frequency Hopping)方式来扩展频谱(Spread Spectrum),将2.402~2.48GHz频段分成79个频点,相邻频点间隔1MHz。蓝牙设备在某个频点发送数据之后,再跳到另一个频点发送,而频点的排列顺序则是伪随机的,每秒钟频率改变1600次,每个频率持续625μs。

        (5)蓝牙模块体积很小、便于集成:由于个人移动设备的体积较小,嵌入其内部的蓝牙模块体积就应该更小,如爱立信公司的蓝牙模块ROK101008的外形尺寸仅为32.8mm×16.8mm×2.95mm。

        (6)低功耗:蓝牙设备在通信连接(Connection)状态下,有四种工作模式——激活(Active)模式、呼吸(Sniff)模式、保持(Hold)模式和休眠(Park)模式。Active 模式是正常的工作状态,另外三种模式是为了节能所规定的低功耗模式。

        (7)开放的接口标准:SIG为了推广蓝牙技术的使用,将蓝牙的技术标准全部公开,全世界范围内的任何单位和个人都可以进行蓝牙产品的开发,只要最终通过SIG的蓝牙产品兼容性测试,就可以推向市场。

        (8)成本低:随着市场需求的扩大,各个供应商纷纷推出自己的蓝牙芯片和模块,蓝牙产品价格飞速下降。

3 蓝牙技术的协议标准

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